专利名称：用于海底跨接管道下放安装的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于海底跨接管道下放安装的装置，主要用于管道修复过程中跨接管道下放以及与海底管道的对接，保证管道修复过程中管道的精确对接与平稳操作。
背景技术：
海底管道作为海上石油天然气工程作业的“动脉”，起着至关重要的作用，因此在海底管道的损坏事故如泄漏和腐蚀等发生后，如何快速地维修海底管道成为海洋石油天然气作业中不可或缺的一环。当一段海底管道由于破损或腐蚀较为严重时，需要将这段管道切除，并下放两个跨接管道分别于切除剩余两端的海底管道通过管道对接器对接，最终下放一段弯管将两个跨接管道连接在一起，完成管道修复过程。在跨接管道与海底管道连接过程中由于波浪流等海底外在环境因素引起的管道对中不精确以及引起管道连接器破损的强制对中、两段管道对接过程中无法提供支撑对接过程顺利进行的相应的约束载体等。
发明内容
本发明提供一种用于海底跨接管道下放安装的关键设备，它主要作用是解决由于波浪流等海底外在环境因素引起的管道对中不精确以及引起管道连接器破损的强制对中、两段管道对接过程中无法提供支撑对接过程顺利进行的相应的约束载体等问题，确定下放与管道对接过程的平稳安全。为此，本发明提出一种用于海底跨接管道下放安装的装置，用于对接海底管道与跨接管道，所述用于海底跨接管道下放安装的装置包括支撑底架3 ;初步对中海底管道的管道卡箍1，设置在所述支撑底架3上，所述管道卡箍I具有容纳所述海底管道的空腔10 ；上部支撑框架2，连接在所述支撑底架3的上方；管道夹持机构4，包括夹持所述跨接管道的管道夹48和与所述管道夹48连接的夹持液压缸46,所述管道夹持机构4可上下移动的连接在所述上部支撑框架2上，并且所述管道夹48可前后移动和左右移动的设置在所述上部支撑框架2上。进一步地，所述上部支撑框架2，可拆卸的连接在可所述支撑底架3的上方，所述管道夹持机构4位于所述上部支撑框架2与所述支撑底架3之间。进一步地，所述支撑底架3包括底板33和设置在所述底板33上的柱套32，所述上部支撑框架2包括与所述柱套32配合连接的柱脚21。进一步地，所述上部支撑框架2还包括与所述底板33平行的工字型板框25，所述柱脚21连接在所述底板33与所述工字型板框25之间。进一步地，所述上部支撑框架2还具有伸缩方向垂直所述底板33的上下运动液压缸22，所述上下运动液压缸22与所述管道夹持机构4连接。进一步地,所述管道夹持机构4还包括前后运动液压缸43、左右运动液压缸44、分别连接所述前后运动液压缸43和所述左右运动液压缸44的护管夹47、为所述护管夹47提供前后运动轨道的前后运动导轨42、为所述护管夹47提供左右运动轨道的左右运动导轨41，所述管道夹48和所述夹持液压缸46设置在所述护管夹47上，所述护管夹47为所述管道夹48和所述夹持液压缸46提供支撑。进一步地，所述管道夹持机构4还包括支架45，所述护管夹47、前后运动液压缸43、左右运动液压缸44、分别连接所述前后运动液压缸43、所述前后运动导轨42和所述左右运动导轨41均设置在所述支架45上。进一步地，所述管道卡箍I包括两个侧壁11，所述两个侧壁之间的宽度是所述海底管道的外径的2. 5倍。进一步地，所述管道卡箍I还包括连接在所述两个侧壁之间并位于所述两个侧壁顶部的顶壁13，在所述两个侧壁的底部，所述两个侧壁之间为中空的。本发明的用于海底跨接管道下放安装的装置首先通过管道卡箍罩住海底管道下 放，实现机械机构装置上的粗略对中即初步对中，在完成粗略对中后，由上下前后左右三个自由度的液压缸协同作用，完成精确的对中，由于液压缸自身的负载作用，可以承受波浪流等海底因素的冲击，也为对接过程提供一个约束载体，使管道修复过程平稳进行。在初步对中过程中，无需复杂的理论与操作，便将对中工作限制在一定的活动范围中进行，为后面的精确对中提供了不可或缺的辅助作用。本发明的用于海底跨接管道下放安装的装置对跨接管道的夹持和释放均由液压缸的伸缩来实现，在ROV (水下机器人)的配合下可完全实现操作过程的可视化、精确化和自动化。本发明的用于海底跨接管道下放安装的装置中的三自由度运动的液压缸及夹持管道的夹持液压缸均可配备相应的具有反馈作用的液压同步控制系统，在细节上保证液压机械运动实现的精确性。本发明的用于海底跨接管道下放安装的装置作为有效的机械机构，结构简单，原理可靠，上部支撑框架与支撑底架之间可拆卸连接，保证其可以循环重复使用，为海上施工作业节约大量成本。
图I为根据本发明实施例的用于海底跨接管道下放安装的装置的总体立体结构示意图；图2为根据本发明实施例的支撑底架的结构；图3为根据本发明实施例的管道卡箍的结构；图4为根据本发明实施例的上部支撑框架的剖面结构；图5为根据本发明实施例的管道夹持机构的结构。附图标号说明I、管道卡箍10、空腔11、侧壁13、顶壁2、上部支撑框架21、柱脚22、上下运动液压缸25、工字型板框3、支撑底架32、柱套33、底板4、管道夹持机构41、左右运动导轨42、前后运动导轨43、前后运动液压缸44、左右运动液压缸45、支架46、夹持液压缸47、护管夹48、管道夹5、跨接管道51、跨接管道弯头6、海底管道
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发明的具体实施方式
。如图I所示，根据本发明实施例的一种用于海底跨接管道下放安装的装置，用于对接海底管道6与跨接管道5，所述用于海底跨接管道下放安装的装置包括支撑底架3 ；初步对中海底管道的管道卡箍I，设置在所述支撑底架3上，如图3所示，所述管道卡箍I具有容纳所述海底管道的空腔10 ;上部支撑框架2，连接在所述支撑底架3的上方；管道夹持机构4，包括夹持所述跨接管道的管道夹48和与所述管道夹48连接的夹持液压缸46。支撑底架3为管道卡箍I、上部支撑框架2以及管道夹持机构4提供支撑，当管道卡箍I、上部支撑框架2以及管道夹持机构4在海底作业时，支撑底架3稳定的支撑在海底，为上述各部件的作业提供支撑。管道卡箍I罩住海底管道下放，实现机械机构装置上的粗略对中即初步对中，为后面的精确对中提供了不可或缺的辅助作用 。所述管道夹持机构4可上下移动的连接在所述上部支撑框架2上，并且所述管道夹48可如后移动和左右移动的设直在所述上部支撑框架2上，以便在在完成粗略对中后，进一步完成精确的对中。管道夹48为通过夹持液压缸46驱动而夹持跨接管道5的夹持部，例如管道夹48为夹子。进一步地，所述上部支撑框架2，可拆卸的连接在可所述支撑底架3的上方，所述管道夹持机构4位于所述上部支撑框架2与所述支撑底架3之间，这样，既有利于用于海底跨接管道下放安装的装置的整体结构的紧凑，又有利于将跨接管道5夹设在支撑底架3与上部支撑框架2之间，约束跨接管道5。。上部支撑框架与支撑底架之间可拆卸连接，保证其可以循环重复使用，为海上施工作业节约大量成本。进一步地，如图2和图4所示，所述支撑底架3包括底板33和设置在所述底板33上的柱套32，所述上部支撑框架2包括与所述柱套32配合连接的柱脚21。柱套32为柱状的套筒，柱脚21为柱状的支撑脚，支撑柱脚21与柱套32可以通过液压螺栓连接，这样可实现自由拆卸的功能，性能稳定。本发明中，支撑柱脚21为四个，连接稳定。 进一步地，如图4所示，所述上部支撑框架2还包括与所述底板33平行的工字型板框25，所述柱脚21连接在所述底板33与所述工字型板框25之间。采用工字型板框25有利于减轻重量，也便于对上部支撑框架2施力，从而将上部支撑框架2从支撑底架3拆卸下来。进一步地，如图4所示，所述上部支撑框架2还具有伸缩方向垂直所述底板33的上下运动液压缸22，所述上下运动液压缸22与所述管道夹持机构4连接，驱动所述管道夹持机构4上下移动，从而调整了跨接管道5的上下位置。进一步地，如图5所示，所述管道夹持机构4还包括前后运动液压缸43、左右运动液压缸44、分别连接所述前后运动液压缸43和所述左右运动液压缸44的护管夹47、为所述护管夹47提供前后运动轨道的前后运动导轨42、为所述护管夹47提供左右运动轨道的左右运动导轨41，所述管道夹48和所述夹持液压缸46设置在所述护管夹47上，所述护管夹47为所述管道夹48和所述夹持液压缸46提供支撑，护管夹47上设有多个夹持跨接管道5的管道夹48，护管夹47为多个管道夹48的支座，护管夹47移动，则管道夹48带着跨接管道5移动。前后运动导轨42、左右运动导轨41均为直线导轨，前后运动液压缸43和左右运动液压缸44分别驱动护管夹47前后移动和左右移动，因而,管道夹持机构4或管道夹48在三个相互垂直的立体方向上都通过液压驱动，使得跨接管道5三维立体调整精确，能够在初步对中的基础上，实现精确对中，从而完成海底管道对接作业。进一步地,如图5所示所述管道夹持机构4还包括支架45,所述护管夹47、前后运动液压缸43、左右运动液压缸44、分别连接所述前后运动液压缸43、所述前后运动导轨42和所述左右运动导轨41均设置在所述支架45上。支架45为各液压缸、护管夹47和各轨道提供支撑。支架45可以为板框结构，这样，用于海底跨接管道下放安装的装置重量轻，结构紧凑。例如，所述护管夹47、前后运动液压缸43、左右运动液压缸44、分别连接所述前后运动液压缸43、所述前后运动导轨42和所述左右运动导轨41均设置在所述支架45与支撑底架3之间，可以对跨接管道5起到辅助的约束作用。
进一步地，如图3所示，所述管道卡箍I具有容纳所述海底管道的空腔10。所述管道卡箍I包括两个侧壁11，两个侧壁11形成初步夹持海底管道6的空间。所述两个侧壁之间的宽度是所述海底管道的外径的2. 5倍，这样，能够适应海底的状况，实现初步对中。如图3所示，进一步地，所述管道卡箍I还包括连接在所述两个侧壁之间并位于所述两个侧壁顶部的顶壁13，两个侧壁11支撑在管道卡箍I的底座15上，底座15与底板33固定连接。在所述两个侧壁11的底部，所述两个侧壁之间为中空的，也就是说，两个侧壁11之间不具有连接两个侧壁11的底壁，或者说两段底座15之间不是直接相连的，是断开的，从而为管道卡箍I从上至下对中海底管道6提供空间。管道卡箍I位于支撑底架3的前侧，即管道卡箍I伸出支撑底架3，底座15与底板33可以平齐，以便为对接提供相同的标高。本发明的用于海底跨接管道下放安装的装置，先将管道卡箍I罩住海底管道6下放，在水下机器人的协助下实现机械机构装置上的粗略对中即初步对中，在跨接管道到达与海底管道大致水平的高度，管道夹持机构4通过前后运动液压缸43推动夹持跨接管道5的护管夹47在如后运动导轨42滑动，实现如后运动；通过左右运动液压缸44推动夹持跨接管道5的护管夹47在左右运动导轨41滑动，实现左右运动，上下左右前后三个自由度方向上协同作用实现管道的对中和连接工作。在对接工作完成后，可三自由度运动的各液压缸与海底管道的提升结构协同作用，使支撑底架3承载跨接管道5，此时跨接管道弯曲部分的固定装置下放，将跨接管道弯头部分51固定，使跨接管道既不能滚动也不能滑动，跨接管道5固定完毕之后，夹持跨接管道5的夹持液压缸46回缩，与其相连的旋转管道夹48旋转松开跨接管道5。本发明适用于海底管道修复过程中海底跨接管道的下放安装，特别的1本发明的粗略对中(初步对中)与基于液压控制的精确对中相结合，确保下放安装中的精确性；2本发明的装置利用了液压缸的负载功能，方便操作及管道的维修；3本发明的底跨接管道的下放安装装置结构简单，原理可靠，可回收循环利用，降低了制造成本。以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种用于海底跨接管道下放安装的装置，用于对接海底管道(6)与跨接管道(5)，其特征在于，所述用于海底跨接管道下放安装的装置包括 支撑底架⑶； 初步对中海底管道的管道卡箍(I)，设置在所述支撑底架(3)上，所述管道卡箍(I)具有容纳所述海底管道的空腔(10)； 上部支撑框架(2)，连接在所述支撑底架(3)的上方； 管道夹持机构(4)，包括夹持所述跨接管道的管道夹(48)和与所述管道夹(48)连接的夹持液压缸(46)，所述管道夹持机构(4)可上下移动的连接在所述上部支撑框架(2)上，并且所述管道夹(48)可前后移动和左右移动的设置在所述上部支撑框架(2)上。
2.如权利要求I所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述上部支撑框架(2)，可拆卸的连接在可所述支撑底架(3)的上方，所述管道夹持机构(4)位于所述上部支撑框架(2)与所述支撑底架(3)之间。
3.如权利要求2所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述支撑底架(3)包括底板(33)和设置在所述底板(33)上的柱套(32)，所述上部支撑框架(2)包括与所述柱套(32)配合连接的柱脚(21)。
4.如权利要求3所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述上部支撑框架(2)还包括与所述底板(33)平行的工字型板框(25)，所述柱脚(21)连接在所述底板(33)与所述工字型板框(25)之间。
5.如权利要求3所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述上部支撑框架(2)还具有伸缩方向垂直所述底板(33)的上下运动液压缸(22)，所述上下运动液压缸(22)与所述管道夹持机构(4)连接。
6.如权利要求I所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于， 所述管道夹持机构(4)还包括前后运动液压缸(43)、左右运动液压缸(44)、分别连接所述前后运动液压缸(43)和所述左右运动液压缸(44)的护管夹(47)、为所述护管夹(47)提供前后运动轨道的前后运动导轨(42)、为所述护管夹(47)提供左右运动轨道的左右运动导轨(41)，所述管道夹(48)和所述夹持液压缸(46)设置在所述护管夹(47)上，所述护管夹(47)为所述管道夹(48)和所述夹持液压缸(46)提供支撑。
7.如权利要求6所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述管道夹持机构(4)还包括支架(45)，所述护管夹(47)、前后运动液压缸(43)、左右运动液压缸(44)、分别连接所述前后运动液压缸(43)、所述前后运动导轨(42)和所述左右运动导轨(41)均设置在所述支架(45)上。
8.如权利要求I所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述管道卡箍(I)包括两个侧壁(11)，所述两个侧壁之间的宽度是所述海底管道的外径的2. 5倍。
9.如权利要求8所述的用于海底跨接管道下放安装的装置，其特征在于，所述管道卡箍(I)还包括连接在所述两个侧壁之间并位于所述两个侧壁顶部的顶壁(13)，在所述两个侧壁的底部，所述两个侧壁之间为中空的。
全文摘要
本发明提出一种用于海底跨接管道下放安装的装置，用于对接海底管道与跨接管道，所述用于海底跨接管道下放安装的装置包括支撑底架(3)；初步对中海底管道的管道卡箍(1)，设置在所述支撑底架(3)上，所述管道卡箍(1)具有容纳所述海底管道的空腔(10)；上部支撑框架(2)，连接在所述支撑底架(3)的上方；管道夹持机构(4)，包括夹持所述跨接管道的管道夹(48)和与所述管道夹(48)连接的夹持液压缸(46)，所述管道夹持机构(4)可上下移动的连接在所述上部支撑框架(2)上，并且所述管道夹(48)可前后移动和左右移动的设置在所述上部支撑框架(2)上。本发明确保了下放安装跨接管道中的精确性。
文档编号F16L1/26GK102705581SQ20121021087
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月20日 优先权日2012年6月20日
发明者于辉, 刘昌龄, 周立军, 孙晶晶, 孙洪峰, 杨磊, 段梦兰, 毛东风, 汤珂, 程光明, 郭磊, 金鑫, 马丽 申请人:中国石油大学(北京)